作為制造機器的機器，機床在制造業中扮演著重要角色。機床能夠對金屬、其他材料的坯料或工件進行加工，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質量，又被稱為“工業母機”。

數控機床是用數字化信息對機床的運動及其加工過程進行控制的機床，是高效率、高精度、高柔性和高自動化的現代機電一體化設備。

整體來看，一方面，我國機床的數控率仍有較大提升空間；另一方面，目前我國低端數控機床基本達到自給自足，中端數控機床基本實現國產替代，但高端數控機床國產化率仍處于較低水平。以科德數控（688305.SH）、華中數控（300161.SZ）、中科微精、海天精工（688182.SH）、紐威數控（688697.SH）、宇環數控（002903.SZ）等為首的企業正不斷向高端機床市場探索。

中國是最大的機床制造國與消費國，數控化率有待提升

中國是全球最大的機床制造國和機床消費國。根據德國機床制造商協會數據，2022年我國機床產值約1818億元，世界占比32.0%；機床消費額約1839.2億元，世界占比32.2%；機床產值、銷售額均為世界第一。

機床主要包括金屬切削機床、金屬成型機床和特種加工機床。

以金屬切削機床為例（國家統計局只統計了金屬切削機床），根據MIR睿工業數據，近年來，我國金屬切削機床為800億~1100億元，2023年約808億元。2023年中國金切機床出口額達到119.5億元，且2019年~2023年近五年的復合增長率達30%，預計2024年出口額將達到150億元，2025年數字還將持續增高。

金屬切削機床周期性變動特征極為顯著，通常表現為每10年一個大周期，3-4年一個小周期，2023、2024年處于大周期換機潮的末尾，波動周期的起點。從機床的使用年限來看，MIR預計未來十年國內市場將進入一個新的上行周期。2024-2028年復合增長率預計將達到2%左右。

自2020年以來，我國機床的國產化率也有顯著的提升，其中2020年增長速度最快，較2019年提升了4個百分點。根據MIR睿工業數據，截至2023年，中國機床的國產化率已提升至55%。

不過我國的機床數控率仍有較大提升空間。據中國機床工具工業協會數據，2023年金屬切削機床數控化率為45.5%。日本機床數控化率維持在80%以上，美國和德國機床數控化率均超過70%。

國務院在2024年初印發的《推動大規模設備更新和消費品以舊換新的行動方案》提出，要深入推進機床等傳統設備再制造，到2027年，規模以上工業企業數字化研發設計工具普及率、關鍵工序數控化率分別超過90%、75%。

國內高檔數控機床爬坡邁坎

數控機床可分為低檔、中檔和高檔數控機床，“國內低檔數控機床的產能比較過剩，行業競爭壓力較大，大家都在拼成本和效率；但對加工質量和精度較高的高檔數控機床，國內整體差距在不斷縮小，例如超快激光微加工等部分細分領域已經實現趕超。”聚焦超快激光加工數控機床的中科微精創新研究院院長王自告訴第一財經，“尤其是在復雜曲面上加工的數控機床產品。”

據中商產業研究院數據，我國高端數控機床2023年國產化率約為6%。

我國數控機床市場大致可以分為三個梯隊：一是以DMG、山崎馬扎克、牧野等為代表國際性機床企業占據了高端市場大部分份額；二是以濟南二機床、上海機床、秦川機床、海天精工、紐威數控、科德數控、宇環數控等為代表的大型國有企業及部分具有核心競爭力的民營企業，主要占據中端市場；三是由眾多中小企業組成的低端市場。

據悉，目前五軸聯動技術代表機床領域的最高技術水平，是進行復雜曲面加工的理想機器。

五軸聯動數控機床相比于傳統的三軸、四軸數控機床，最顯著的特點就是多軸聯動，能夠實現五個軸同時聯動，包括X、Y、Z軸以及兩個旋轉軸。這種多軸聯動的結構使五軸數控機床能夠在更多的方向上進行加工，實現更復雜的加工任務，是解決航天、航空發動機葉輪、葉盤、葉片、船用螺旋槳等關鍵工業產品切削加工的唯一手段。

中國五軸機床主要集中在航空航天、軍事、模具、汽車、船舶等行業，目前國內需求持續增長，MIR預計，2024年中國五軸加工中心市場規模將超過百億元，在2028年之后或將邁向200億元，進入新一輪增長階段，未來五年內市場規模將持續增長。

隨著北京精雕、科德數控、上海拓璞、埃弗米等企業技術能力的不斷提升，帶動國產廠商逐步打開五軸市場。其中，科德數控五軸聯動數控機床早期進入航空航天領域，近幾年拓展民用領域，其投資者交流紀要顯示，國內新增訂單中，民用領域收入占比約30%-40%，數量占比超過70%。

提升精度和穩定性，向智能機床邁進

實現高端數控機床的更多突破，提升精度是關鍵，而上游核心零部件的精度及可靠性對機床性能影響較大。數控機床核心零部件主要包括數控系統、編碼器、光柵尺、滾珠絲杠、主軸、導軌、轉臺等。

在軟件方面，開源證券認為，國產主要瓶頸在于數控系統誤差補償能力，以及伺服系統加減速控制精度等不能滿足高端數控機床要求。

據主營數控系統的華中數控相關人士介紹，作為數控機床的“大腦”，數控系統約占據數控機床總成本的20%左右。華中8型數控系統是具備五軸聯動技術的國產高端數控系統，在多通道、多種聯動等關鍵技術指標上能夠與國外高端數控系統同臺競技。

據悉，2017年左右，第三方機構對華中數控華中8型高性能數控系統進行測試，全面對標德國、日本等國家的高性能數控系統產品功能，標準型數控系統產品600余項功能對標匹配度達到100%，高檔型數控系統產品1900余項功能對標匹配度超過98%。

硬件方面，開源證券表示國產主要瓶頸為絲杠/導軌、軸承、刀具等零部件及機身材料的熱變形、剛性、應力、精度等問題。國內奧普光電（002338.SZ）、昊志機電（維權）（300503.SZ）等廠商正在發力追趕。工信部發布的《<中國制造2025> 重點領域技術路線圖》明確了高檔數控機床的發展目標，2025年，我國高檔數控機床與基礎制造裝備，主軸、絲桿、線軌等中高檔功能部件國內市場占有率將達到80%。

“事實上，越往高端走，數控機床的通用化程度越低。高端數控機床往往是針對某一個細分領域定制化開發的產品，所需要的不僅僅是數控機床本身，而是一些行業的加工解決方案。從這點來看，數控系統等零部件，以及我們激光加工領域涉及的光源激光器等，甚至上游的CAD軟件等，都是未來高端數控機床的重點技術發力點和持續的研發對象?！蓖踝员硎?。

另一方面，我國高端數控機床的發展也需要提高穩定性。

“我認為國內外機床精度本身相差不大，更主要的是我們精度的保持性，機床的穩定性。在穩定性方面，其實我們和國外還有很大差距?！蓖踝愿嬖V第一財經，“而機床穩定性是一個復雜的工程化問題，涉及到原材料、設計、裝配、維護、保養等整條鏈的工程化技術。”

為提升穩定性，王自介紹稱，技術層面上，中科微精布局了機床補償技術、環境穩定控制技術等適應性技術；管理層面上，我們在機床的維護保養方面形成了標準化規范，以保證機床在使用過程中的長期穩定性。

華中數控相關人士表示，產品的成熟度、穩定度與應用端的測試驗證息息相關?！皣a數控系統在各種應用場景下的測試驗證還不夠充分。軟件類產品本身需要不斷地進行用戶反饋、迭代更新，以實現產品成熟度和穩定度的螺旋式上升。我們也正在不斷優化這一塊。未來，數控機床將逐漸向智能機床轉型，數控機床的智能化水平將不斷提升，以降低數控機床的使用門檻?！?/p>

王自也有類似的觀點。“目前很多數控機床、數控系統，都需要經驗豐富的大國工匠才能操作好、加工出更高精度的產品，對于工匠的能力有較高要求。未來通過引入AI，讓工程師的經驗變成設備自身的能力，并且具備像人一樣的自學習能力，通過機床的生產結果再反饋到控制系統和決策層，設備的大腦又通過不斷學習進行自我迭代，以持續提升設備生產能力。”

據華中數控相關人士介紹，華中數控的9型數控系統是世界首臺嵌入AI芯片的智能化數控系統，集成了AI芯片，融合AI算法，匯聚大數據，融合大模型，集成強算力，形成了真正的智能化數控系統平臺，具備基于大模型的數控系統AI會診、加工代碼生成功能，實現全球數控系統市場的重大突破。

“AI故障診斷是學習過去積累的知識判斷機床發生故障的可能原因，能夠找出問題點并給出解決方案。目前系統相當于一個擁有兩年經驗的工程師水平； 加工代碼生成可以讓編程更加便利，即告訴數控系統需要加工一個什么樣的零部件，提出加工要求，系統會自動生成參考代碼并下發給機床。隨著知識不斷地積累和學習，數控系統的經驗也會愈加豐富，高效使用數控機床的門檻會越來越低。”華中數控相關人士稱。

不過，正如前文所述，產品精度、成熟度、穩定性方面的提升，離不開應用端持續不斷的驗證過程，當前我國機床的數控化率仍有較大的上升空間，因此智能機床產品距離真正的成熟，仍需歷經持續不斷的優化升級與迭代革新。

（文章來源：第一財經）

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